如何有效降低连续油管水平井桥塞钻磨事故复杂探讨

如何有效降低连续油管水平井桥塞钻磨事故复杂探讨

 李,洋,白磊, 刘小龙

西部钻探试油公司 新疆克拉玛依市  8340000

摘要  随着新疆油田环玛湖区块及准东页岩油的大开发，水平井分段压裂技术大规模展开。为提高产能，疏通井筒，连续油管水平井桥塞钻磨技术快速开展。本文就如何安全有效的完成水平井桥塞钻磨，降低复杂事故的发生进行阐述。

关键词：水平井、钻磨桥塞、降低事故复杂

一、前言

随着国内水平井用于油气田开发的普及，特别是水平井分段压裂技术的大面积推广，连续油管水平井钻磨桥塞工艺技术以其方便、快捷、安全可靠的优势广泛应用，在新疆油田，水平井分段压裂用桥塞类型多样，且在钻磨桥塞过程中井内出砂严重、出砾石、套管变形等（如图1）复杂工况层出不穷，经过近两年的施工总结，就如何有效降低在钻塞过程中事故复杂进行探讨和研究。

二、连续油管及施工泵车的选择

在新疆油田水平井深度普遍在5000-6500m之间，水平段长度1000-3500m之间，考虑到施工过程中的摩阻及水平段下深等，现场采用2＂5500-7000m的连续油管进行施工作业。

新疆油田水平井钻塞前的井口压力在10-25MPa, 为了进行充分携屑，排量必须达到350-500L/min,考虑到摩阻，施工时泵车压力30-55MPa之间，因此施工泵车选择1000型及以上的泵车。考虑到施工安全现场采用一备一用的方式进行施工作业，避免因泵车故障造成卡管等事故的发生。

三、地面返排流程的选择

新疆油田水平井采用大规模分段压裂，尤其是2020年采用的分段多簇暂堵压裂技术，造成后期生产及钻塞过程中出砂严重，部分井返出砾石。堵塞反派流程，甚至出现卡管的风险。

图1：钻塞过程中返出压裂砂及砾石                 返排流程一旦堵塞，出口失返，在钻塞过程中悬浮在井筒内的碎屑及砂砾会快速沉积，出现卡管风险。为了避免此类风险，对钻塞作业施行一套主流程、两套副流程的模式进行连接，一旦主流程堵塞，迅速开启副流程进行排液，避免卡管事故的发生。地面流程连接图如：图2

图2

四、工作液的选择

在钻磨施工中，工作液的选择至关重要，不仅要将井内的压裂砂携带出井口，同时要将井内钻除的桥塞碎屑携带出地面，因此，其携屑能力决定了施工作业安全。

为了增加携屑能力，同时为了降低摩阻在钻磨过程中采用粘度为45s的滑溜水进行钻磨作业。每钻完一级桥塞采用粘度为60s的高粘刮胶进行携屑，充分携带桥塞碎屑返出井口，降低作业风险。

同时在针对低压漏失井的钻磨作业，采用微泡液+暂堵液技术，成功完成了车排子油田低压漏失井的桥塞钻磨作业任务。

五、井下钻磨工具的选择

    针对连续油管钻模桥塞过程中频繁遇卡且钻磨时效较低的情况，经过对水平井在用桥塞的种类、卡瓦的材质认真分析与研究后，对磨鞋进行了优化和改进

1、对磨鞋本体由原来的14cm缩短至11cm；

2、将过水槽深度15mm变为11mm（如图3），且将过水槽的弧度由90°变大，避免桥塞碎块卡如其中；

3、将桥塞本体上部变径处进行了平缓处理，且铺上碎齿，避免因大的卡瓦碎块上窜后因有台阶造成卡管。

图3：优化前后的磨鞋对比照片

4、钻磨工具串的优化

常规钻磨工具串组合φ73mm+φ73mm马达头+φ73mm震击器+φ73mm螺杆钻+高效磨鞋，优化为为：φ73mm+φ73mm马达头+φ73mm震击器+φ73mm杆式强磁+φ73mm螺杆钻+高效磨鞋。在常规钻磨工具串的基础上增加一根杆式强磁打捞棒，用于在钻磨复合桥塞过程中上返至磨鞋上部的碎卡瓦块的打捞，有效降低了卡钻的风险。

图表1：优化前的工具串组合

图表2优化后的工具串组合

六、施工过程中选择

    新疆油田水平井压裂桥塞种类繁多，主要分为速钻桥塞和可溶桥塞两大类。速钻桥塞其本体为树脂材料，卡瓦为铸铁材质，因其生产厂家的不同，卡瓦类型多样，每支桥塞的钻除时间在60-180min甚至更长时间不等，同时，在钻磨过程中稍有不慎就会造成卡管等复杂事故的发生。可溶塞依据井内温度、矿化度的高低以及入井时间的长短决定其溶解程度。钻磨过程相对简单，钻磨时长在10-50min不等，相比速钻塞发生复杂事故的几率较低。但是可溶塞由于厂家的不同，其卡瓦牙也分为陶瓷和合金两大类，在钻塞过程中主要是靠大排量冲洗将其携带出井筒。

     由于每口井所下的桥塞类型，制定一井一策的方案进行施工作业。对于速钻桥塞要求在施工过程一是要求每钻一级桥塞用高粘胍胶进行携屑，将桥塞碎屑及胶皮全部携带出井筒；二是每钻磨四级桥塞用强磁棒进行打捞一次，且对打捞出的铸铁卡瓦进行称重，尤其是PT速钻塞，对打捞出的卡瓦碎块进行拼凑，以判断是否打捞干净，为下步施工提供安全的施工环境（如图4）；

图4：打捞出的桥塞碎块

七、井口回压的选择

钻塞施工前，对施工泵压及排量进行测试，依据测试结果，选择合适的油嘴对井口回压进行控制，做到进出口排量一致，防止地层出砂，同时避免钻磨液进入地层污染油层。

八、钻压的选择

连续油管钻磨桥塞过程在，可根据连续油管悬重变化来确定钻压大小。通过前期多井次施工钻屑返排情况分析，随着钻压的提高，虽然短时间内可以提高钻磨效率，但产生的桥塞碎屑尺寸较大，不易返排，不返出提钻易卡钻，大粒径碎屑返出容易堵塞返排流程。过大的钻压可能造成桥塞卡瓦尺寸较大，堆积于磨鞋底部，造成反复磨钻，引起跳钻，导致磨鞋底部切削齿掉落，降低钻磨效率，且切削效果较低时，钻磨桥塞密封橡胶时会产生撕扯效果，会产生更大的碎屑，如此反复，形成恶性循环。同时，长时间的高钻压作业，会造成连续油管井筒高度螺旋，增加下放磨阻，连续油管易“自锁”。因此，“低钻压、高转速、小进尺”设计思路，尽可能将桥塞 钻磨成小粒径碎屑，便于携带出井口。结合现场实际工作经验，钻压控制在10-15kN。

九、现场应用

  1、CHHW****井是新疆油田车排子区块一口低压漏失井，该井地层压力系数为0.82，该井采用桥塞-射孔联作分级压裂工完成二十一级压裂的一口水平井。考虑到该井压力系数较低，用常规钻磨液会造成漏失，易出现卡钻风险，决定采用微泡液+暂堵液技术进行钻磨作业。现场用比重1.01g/cm3、粘度：60mpa.s的胍胶液配制泡沫液配置配置比重0.85—0.9g/cm3，暂堵液（暂堵颗粒粒径4-5mm），采用连续油管底带Φ94mm磨鞋 顺利完成21级桥塞钻磨任务，钻磨过程中中洗出地层砂共计约0.6m3（如图5）。

图5：现场配微泡液及携带出的压裂砂

   2、JHW***井是新疆油田准东页岩油的一口水平井，水平段长2040m，人工井底5738.67m，套管内径为115.52mm。该井采用水力泵送桥塞分段压裂技术泵入桥塞26个，桥塞类型为PT复合桥塞（图6：斯伦贝谢PT桥塞）。

         图6：斯伦贝谢PT桥塞

该井采用LGC450，2＂6000m连续油管进行钻塞作业。钻塞工具串组合为：φ73mm外卡接头+φ73mm马达总成+φ73mm振击器+φ73mm杆式强磁+φ73m螺杆马达+φ108mm磨鞋。工作液采用粘度45s滑溜水进行钻磨，每钻一级桥塞泵送4方55s高粘刮胶进行携屑，钻压控制在10-15kN，排量400-450L/min，马达转速400-600r/min。每钻磨2-4级桥塞进行一次强磁打捞（图7为强磁打捞碎块）。

     图7：强磁打捞出的PT桥塞卡瓦块

现场应用效果

1、该井钻磨+强磁打捞累计工作时间10天，单纯每级桥塞平均用时63min。钻塞前井口压力为1.2MPa,施工完成后井口压力为18.8 MPa。

             图8：钻磨时效图

2、钻塞期间强磁打捞总共6次，平均每次重约1.84kg，总共11.04kg；钻磨单根强磁打捞6次，平均每次约0.97kg，总共5.82kg。打捞效果提升30%，钻磨时效提升30%，施工过程中未发生卡钻事件（图8为钻磨时间效图）。

十、结论与认识

1、由于前期采用大规模的分段多簇暂堵压裂技术，造成在钻塞过程中出现井内出砂、出砾石、套变以及地层漏失等。造成部分井出现卡钻等复杂情况的发生，处理过程中会造成连续油管提前报废、大修处理或油气井报废等恶劣情况的发生，施工风险的前期识别，规避风险非常关键。

2、连续油管钻磨桥塞施工井口返排、井口压力、泵压以及指重表的变化等是判断是否会有复杂情况出现的主要渠道，因此做好井口返排液量、液性变化、井口压力及指重表的记录，分析井下是否存在漏失现象、沉砂、地层憋压以及遇卡情况。

3、钻磨桥塞时地面流程配套设计在满足正常返排循环需求外，同时也能够应对突发紧急情况流程倒换需求。

4、选择入井工具，一旦出现长时间钻磨无进尺，及时提出工具进行检查更换，对打捞出的桥塞碎块进行称重或拼块，保证卡瓦碎块打捞干净后再进行下步作业。

5、针对低压漏失井，由于各层段由于大规模的加砂压裂，原始地层压力发生变化，部分层段出现漏失等情况，仅用微泡液作为工作液不能满足生产的需求，还必须加入暂堵剂，对漏失地层进行暂堵，避免因漏失造成卡钻等事故的发生。

参考文献：

1、李宗田 连续油管技术手册 石油工业出版社 2003

2、赵章明 连续油管工程技术手册 石油工业出版社 2011年5月

作者简介：李洋（1976-）男，汉族，河南商水县人，本科学历，高级工程师，从事连续油管通井等工作。